Do the interactions between glucocorticoids and sex hormones regulate the development of the metabolic syndrome?

The metabolic syndrome is basically a maturity-onset disease. Typically, its manifestations begin to flourish years after the initial dietary or environmental aggression began. Since most hormonal, metabolic, or defense responses are practically immediate, the procrastinated response do not seem justified. Only in childhood, the damages of the metabolic syndrome appear with minimal delay. Sex affects the incidence of the metabolic syndrome, but this is more an effect of timing than absolute gender differences, females holding better than males up to menopause, when the differences between sexes tend to disappear. The metabolic syndrome is related to an immune response, countered by a permanent increase in glucocorticoids, which keep the immune system at bay but also induce insulin resistance, alter the lipid metabolism, favor fat deposition, mobilize protein, and decrease androgen synthesis. Androgens limit the operation of glucocorticoids, which is also partly blocked by estrogens, since they decrease inflammation (which enhances glucocorticoid release). These facts suggest that the appearance of the metabolic syndrome symptoms depends on the strength (i.e., levels) of androgens and estrogens. The predominance of glucocorticoids and the full manifestation of the syndrome in men are favored by decreased androgen activity. Low androgens can be found in infancy, maturity, advanced age, or because of their inhibition by glucocorticoids (inflammation, stress, medical treatment). Estrogens decrease inflammation and reduce the glucocorticoid response. Low estrogen (infancy, menopause) again allow the predominance of glucocorticoids and the manifestation of the metabolic syndrome. It is postulated that the equilibrium between sex hormones and glucocorticoids may be a critical element in the timing of the manifestation of metabolic syndrome-related pathologies.

Modulation in Wistar rats of blood corticosterone compartmentation by sex and prior exposure to a cafeteria diet

In the metabolic syndrome, glucocorticoid activity is increased, but circulating levels show little change. Most of blood glucocorticoids are bound to corticosteroid-binding globulin (CBG), which liver expression and circulating levels are higher in females than in males. Since blood hormones are also bound to blood cells, and the size of this compartment is considerable for androgens and estrogens, we analyzed whether sex or eating a cafeteria diet altered the compartmentation of corticosterone in rat blood. The main corticosterone compartment in rat blood is that specifically bound to plasma proteins, with smaller compartments bound to blood cells or free. Cafeteria diet increased the expression of liver CBG gene, binding plasma capacity and the proportion of blood cell-bound corticosterone. There were marked sex differences in blood corticosterone compartmentation in rats, which were unrelated to testosterone. The use of a monoclonal antibody ELISA and a polyclonal Western blot for plasma CBG compared with both specific plasma binding of corticosterone and CBG gene expression suggested the existence of different forms of CBG, with varying affinities for corticosterone in males and females, since ELISA data showed higher plasma CBG for males, but binding and Western blot analyses (plus liver gene expression) and higher physiological effectiveness for females. Good cross- reactivity to the antigen for polyclonal CBG antibody suggests that in all cases we were measuring CBG.The different immunoreactivity and binding affinity may help explain the marked sex-related differences in plasma hormone binding as sex-linked different proportions of CBG forms.

Pneumococcal penumonia presenting with septic shock: host-ant pathogen-related factors and outcomes

BACKGROUND: Host- and pathogen-related factors associated with septic shock in pneumococcal pneumonia are not well defined. The aim of this study was to identify risk factors for septic shock and to ascertain patient outcomes. Serotypes, genotypes and antibiotic resistance of isolated strains were also analysed. METHODS: Observational analysis of a prospective cohort of non-severely immunosuppressed hospitalised adults with pneumococcal pneumonia. Septic shock was defined as a systolic blood pressure of <90 mm Hg and peripheral hypoperfusion with the need for vasopressors for >4 h after fluid replacement. RESULTS: 1041 patients with pneumococcal pneumonia diagnosed by Gram stain and culture of appropriate samples and/or urine antigen test were documented, of whom 114 (10.9%) had septic shock at admission. After adjustment, independent risk factors for shock were current tobacco smoking (OR, 2.11; 95% CI, 1.02 to 4.34; p = 0.044), chronic corticosteroid treatment (OR, 4.45; 95% CI, 1.75 to 11.32; p = 0.002) and serotype 3 (OR, 2.24; 95% CI, 1.12 to 4.475; p = 0.022). No significant differences were found in genotypes and rates of antibiotic resistance. Compared with the remaining patients, patients with septic shock required mechanical ventilation more frequently (37% vs 4%; p<0.001) and had longer length of stay (11 vs 8 days; p<0.001). The early (10% vs 1%; p<0.001) and overall case fatality rates (25% vs 5%; p<0.001) were higher in patients with shock. CONCLUSIONS: Septic shock is a frequent complication of pneumococcal pneumonia and causes high morbidity and mortality. Current tobacco smoking, chronic corticosteroid treatment and infection caused by serotype 3 are independent risk factors for this complication.

Effect of corticosteroids on the clinical course of community-acquired pneumonia: a randomized controlled trial

Introduction The benefit of corticosteroids as adjunctive treatment in patients with severe community-acquired pneumonia (CAP) requiring hospital admission remains unclear. This study aimed to evaluate the impact of corticosteroid treatment on outcomes in patients with CAP. Methods This was a prospective, double-blind and randomized study. All patients received treatment with ceftriaxone plus levofloxacin and methyl-prednisolone (MPDN) administered randomly and blindly as an initial bolus, followed by a tapering regimen, or placebo. Results Of the 56 patients included in the study, 28 (50%) were treated with concomitant corticosteroids. Patients included in the MPDN group show a more favourable evolution of the pO2/FiO2 ratio and faster decrease of fever, as well as greater radiological improvement at seven days. The time to resolution of morbidity was also significantly shorter in this group. Six patients met the criteria for mechanical ventilation (MV): five in the placebo group (22.7%) and one in the MPDN group (4.3%). The duration of MV was 13 days (interquartile range 7 to 26 days) for the placebo group and three days for the only case in the MPDN group. The differences did not reach statistical significance. Interleukin (IL)-6 and C-reactive protein (CRP) showed a significantly quicker decrease after 24 h of treatment among patients treated with MPDN. No differences in mortality were found among groups. Conclusions MPDN treatment, in combination with antibiotics, improves respiratory failure and accelerates the timing of clinical resolution of severe CAP needing hospital admission.

Effect of sex and prior exposure to a cafeteria diet on the distribution of sex hormones between plasma and blood cells

It is generally assumed that steroid hormones are carried in the blood free and/or bound to plasma proteins. We investigated whether blood cells were also able to bind/carry sex-related hormones: estrone, estradiol, DHEA and testosterone. Wistar male and female rats were fed a cafeteria diet for 30 days, which induced overweight. The rats were fed the standard rat diet for 15 additional days to minimize the immediate effects of excess ingested energy. Controls were always kept on standard diet. After the rats were killed, their blood was used for 1) measuring plasma hormone levels, 2) determining the binding of labeled hormones to washed red blood cells (RBC), 3) incubating whole blood with labeled hormones and determining the distribution of label between plasma and packed cells, discounting the trapped plasma volume, 4) determining free plasma hormone using labeled hormones, both through membrane ultrafiltration and dextrancharcoal removal. The results were computed individually for each rat. Cells retained up to 32% estrone, and down to 10% of testosterone, with marked differences due to sex and diet (the latter only for estrogens, not for DHEA and testosterone). Sex and diet also affected the concentrations of all hormones, with no significant diet effects for estradiol and DHEA, but with considerable interaction between both factors. Binding to RBC was non-specific for all hormones. Estrogen distribution in plasma compartments was affected by sex and diet. In conclusion: a) there is a large non-specific RBC-carried compartment for estrone, estradiol, DHEA and testosterone deeply affected by sex; b) Prior exposure to a cafeteria (hyperlipidic) diet induced hormone distribution changes, affected by sex, which hint at sex-related structural differences in RBC membranes; c) We postulate that the RBC compartment may contribute to maintain free (i.e., fully active) sex hormone levels in a way similar to plasma proteins non-specific binding.

Steroid hormones interrelationships in the metabolic syndrome: an introduction to the ponderostat hypothesis

Sexual dimorphism in the metabolic syndrome. The clairvoyant early implication of sex hormones in the characterization of the metabolic syndrome (MS) was detected early, and in accordance with the well-known sex-related main patterns of fat deposition in obesity: gynoid and android. The differences point to a direct implication of androgens and estrogens in the development, properties and maintenance of obesity and, by extension, to the cumulus of diseases grouped in the MS. For a long time, the key issue of the MS, i.e. the metabolic event explaining (and justifying) most of the derangements of the MS, has been considered to be insulin resistance (...)

Futbol, hormones a l'atac

L'esport rei mou milions de persones, com s'està veient aquest mes amb motiu de l'Eurocopa i com passa amb qualsevol gran partit. L'últim Barça-Madrid, per exemple, el van veure més de 14 milions d'espectadors a Espanya, gairebé un 30% de la població espanyola, i uns 400 milions d'espectadors a tot el món, el 5% de tota la població mundial. Per fer-nos una idea comparativa, l'última edició dels Oscar va aconseguir reunir davant de la pantalla gairebé 40 milions de nord-americans, cosa que representa només el 13% de la població d'aquest país. Hi ha qui opina que l'enorme interès i passió que desperten els esports d'equip, especialment el futbol, són exagerats; que es tracta de fenòmens acaparadors i mediàtics, i que l'incombustible recital de fons dels comentaristes esportius els diumenges a la tarda en la majoria d'emissores radiofòniques és realment antipàtic. Tanmateix, el cert és que el futbol agrada a molta gent, mou grans sumes de diners i desperta potents emocions. No hi ha dubte que constitueix un gran espectacle. Per què hi ha aquest interès gairebé universal pel futbol? A part d'aspectes culturals que emfatitzen l'atracció que sentim per aquest esport espectacle, quin és l'origen bàsic de la passió per les confrontacions esportives? Què li passa al cervell quan un juga un partit o el mira? [...]

Novetats que afecten a la nutrició animal a Europa. Nou model europeu de producció animal

La nutrició animal a la Unió Europea (UE) ha estat afectada per vàries crisis, com la de les vaques boges (encefalopatia bovina espongiforme) (BSE), les hormones a la carn, la contaminació per les dioxines, els Organismes Genèticament Modificats (GMO) i l’ús d’antibiòtics com a promotors de creixement (AMGP). Des dels anys 70, la producció animal a la UE ha estat encaminada a buscar regulacions legals per a millorar la seva seguretat i eficàcia. Si més no, durant els últims cinc anys, casos com la BSE i d’altres han col·locat al sector en primera línia de les notícies, la qual cosa ha trencat la confiança dels consumidors en el consum de carn. Aquesta presentació intentarà explicar per què i com la UE està tractant aquests temes i què és el que el sector està fent per recobrar la confiança dels consumidors. La intenció és respondre a algunes qüestions que preocupen al sector, com per exemple: La producció animal europea, és menys segura que les altres? Per què les regulacions legals són més exigents per a nutrició animal que per als humans? El sector s’està preguntant si aquesta crisi pot produir un nou model europeu de producció animal. Finalment, l’actual sistema de ramaderia s’haurà de discutir: quantitat o qualitat.

Organització nuclear dels gens que codifiquen per a les proteïnes làcties en cèlules epitelials mamàries en diferents estadis de desenvolupament

Estudi realitzat a partir d’una estada al Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), a França, entre 2006 i 2008. En el ultims anys, estudis realitzats en diferents tipus cel•lulars han pogut determinar l’importància de l’organització nuclear en el control i regulació gènica. S’han realizat diferents experiments per tal de determinar si la posició dels gens de les proteïnes làcties en el nucli interfàsic de cel•lules epitelials mamaries és important per regular la seva expressió. Els gens de les proteïnes de la llet s’expressen a la glàndula mamaria durant la lactació en resposta a les hormones lactogèniques (majoritàriament prolactina i glucocorticoids). Mitjançant la tècnica de FISH (fluorescent in situ hibridization) en 3D s’ha caracteritzat la localització nuclear del gens WAP (whey acidic protein) i les caseïnes en cèl•lules epitelials mamaries de ratolí (HC11) cultivades en l’absència i presencia d’hormones lactogèniques. En absència d’hormones, els dos gens estan distribuïts dins del nucli de forma no aleatòria, el gen WAP es troba localitzat en l’interior del nucli, mentre que les caseïnes es troben localitzades prop de la perifèria nuclear. L’estimulació hormonal indueix un canvi significatiu en la distància dels dos gens a la perifèria nuclear. Així mateix, la posició del locus de la caseïna en relació al seu territori cromosòmic (CT) 5 està correlacionada amb la inducció hormonal i per tant amb la seva activació transcripcional, mentre que la posició del gen WAP amb relació al seu CT11 sembla més determinada pel context cromosòmic del gen. Per últim, no s’han trobat diferencies en la localització dels gens en relació a l'heterocromatina del centròmer, descrit com a compartiment repressiu, entre les cèl•lules estimulades amb hormones i les que no. En els dos casos s’ha trobat un gran percentatge de gens que no estan associats als centròmers.

Introducció experimental a la biotecnologia amb clavellina: cultiu in vitro

Treball de recerca realitzat per una alumna d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Es tracta d’una recerca experimental en la que s’han assajat vuit tècniques de cultiu in vitro amb clavellina. El material vegetal s’ha esterilitzat per immersió en una solució diluïda de lleixiu i s’ha manipulat de manera estèril. En tots els casos el medi de cultiu utilitzat ha estat el MS amb una concentració de sacarosa i reguladors de creixement variable segons l’experiment. La incubació dels cultius s’han dut a terme en una cambra amb control de fotoperíode durant 4 setmanes. Els diferents reguladors de creixement han mostrat un clar efecte sobre les seccions de tija. Els explants cultivats en medi lliure d’hormones han crescut menys que els exposats a diverses concentracions de NAA i BA. Aquests tractaments hormonals han originat símptomes de creixement anòmals (engruiximents a la base i vitrificació). La presencia de 2,4-D ha afavorit la formació de cal•lus i d’arrels per organogènesi adventícia indirecta. L’obtenció de plàntules per germinació in vitro de llavors ha permès reduir notablement les pèrdues per contaminació, mentre que el subcultiu d’aquestes ha donat unes tases de micropropagació de 7.2 seccions/plàntula. Ha estat possible aclimatar aquestes vitroplantes per tal d’adaptar-les a les condicions de camp. No hem pogut obtenir organogènesis adventícia ni embriogènesi somàtica a partir d anteres ni hem pogut iniciar un cultiu de cèl•lules a partir dels cal•lus. Tot i la complexitat d’aquestes tècniques, és possible dur-les a terme en un laboratori escolar.

Estudio del bypass gástrico en Y de Roux y de la gastrectomía tubular sobre el metabolismo de la glucosa y la secreción de hormonas intestinales. Estudio prospectivo y randomizado

Introducció: El bypass gàstric en Y de Roux laparoscòpic (BGYRL) és la tècnica quirúrgica d’elecció per al tractament de l’obesitat mòrbida. La gastrectomia tubular laparoscòpica (GTL) és una tècnica bariàtrica restrictiva amb resultats molt prometedors en relació a la pèrdua de pes, però se’n desconeixen els efectes metabòlics i endocrins. L’objectiu d’aquest estudi és l’avaluació de les diferències en la resposta del metabolisme de la glucosa i la secreció d’hormones intestinals entre ambdós procediments. Material i mètodes: Es va dissenyar un estudi prospectiu i aleatoritzat per la realització del BGYRL i la GTL, ambdós realitzats via laparoscòpica. Totes les pacients es varen avaluar abans, i als 3 i 12 mesos de la intervenció. Se’ls va prendre una mostra de sang venosa després d’un dejuni de 12 hores i als 10 i 60 minuts després de la ingesta d’Ensure® 420 kcal per realitzar les determinacions dels nivells plasmàtics de glucosa, insulina, grelina, leptina, pèptid relacionat amb glucagó (GLP-1), pèptid YY (PYY) i polipèptid pancreàtic (PP). Resultats: Es varen incloure 15 pacients (totes de gènere femení, edat mitja de 48±9 anys, IMC de 44±2.7 kg/m2 amlitat preoperatòria) dels quals 7 van ser aleatoritzats a BGYRL i 8 a GTL. No hi van haver diferències entre ambdós grups en edat, IMC preoperatori, classificació ASA i determinacions hormonals preoperatòries. Després de la cirurgia, s’observa un descens de la glicèmia i insulinèmia, amb una reducció de l´índex HOMA-IR en ambdós grups. Postoperatòriament, es detecta una disminución de les concentracions de la leptina en dejú i després de la ingesta, significativament menor en el grup de BGYRL. Mentre que els nivells de grelina en dejú només descendeixen de forma significativa en el grup de la GTL. Després de la ingesta es produeix una augment dels nivells de GLP-1, significativament major en el grup de BGYRL. Conclusions: Tan el BGYRL como la GTL s’associen a una significativa pèrdua de pes, encara que aquesta fou significativament superior en el BGYRL. Ambdós procediments han millorat notablement l’homeostasi de la glucosa. Només la GTL va rehuir els nivells de grelina tan en dejú com després de la ingesta, mentre que els nivells de GLP-1 i PYY s’elevaren després de la cirurgia, sense diferències estadísticament significatives entre ambdues tècniques.

Cambios en los niveles de hormonas sexuales en el varón que envejece y su relación con el Síndrome Adam

En los últimos años está tomando un importante protagonismo el síndrome de ADAM (“Androgen Deficiency in Aging Males”), consecuencia del aumento de la expectativa de vida en los varones. Con la realización de este estudio pretendemos establecer la prevalencia de este síndrome en la población y establecer una relación entre los niveles androgénicos y el diagnóstico del síndrome de ADAM. Para ello escogeremos la muestra de la población de varones entre cincuenta y ochenta años del departamento 4 de Salud de la CCVV. La obtención de los datos se realizará mediante la realización de test clínicos fundamentalmente el cuestionario de ADAM.

Identificació i caracterització funcional dels complexes proteics dels receptors BRL1 i BRL3 en el teixit vascular d’Arabidopsis Thaliana

Els esteroids juguen papers clau en el creixement I el desenvolupament d’eucariotes multicel•lulars. En plantes, aquestes hormones, anomenades Brassinosteroides (BRs), estan involucrades en una gran varietat de processos biològics essencials per a les plantes. S’han descrit anteriorment dos receptors de BRs del tipus Leucine Rich Repeat Receptor Like Kinase LRR-RLK, BRASSINOSTEROID RECEPTOR LIKE 1 i 3 (BRL1 i BRL3 respectivalemt) que són homòlegs al receptor principal BRI1 i són necessaris pel desenvolupament vascular. Tot i que els principals components de la senyal ja han estat identificats pel seu homòleg més pròxim, el receptor BRI1, els complexes de BRL1 i BRL3 juntament amb els candidats co-receptors així com els components de la ruta de senyalització encara no han sigut identificats. Per tal d’entendre millor la funció molecular d’aquests receptors de BRs en la planta aquesta tesis doctoral planteja dues aproximacions: com a primera aproximació, vaig realitzar un estudi fenotípic del desenvolupament del teixit vascular a la planta model Arabidopsis thaliana (Arabidopsis). Disposant d'una amplia bateria de mutants de síntesis de la hormona i senyalització del receptor BRI1, vam analitzar quantitativament el seu patró vascular a la tija d'Arabidopsis. Vam establir els paràmetres en les plantes silvestres [Col-0 wild type, (WT)] i els vam analitzar a tots i cadascun dels mutants. Això conjuntament amb una col•laboració amb la Dr. Marta Ibañes, física de la Universitat de Barcelona que va construir un model matemàtic per simular la formació del patró vascular ens va permetre el•laborar una hipòtesis que vam demostrar experimentalment i va ser publicada a la revista PNAS. Posteriorment vam observar que les plantes knock-out d'aquests dos receptors BRL1 y BRL3 a diferència de BRI1, no tenien cap fenotip obvi en el teixit vascular de la planta adulta. Així, a continuació, per entendre quina necessitat té la planta de disposar de tres receptors tant altament homòlegs que poden percebre la mateixa hormona, vam utilitzar una aproximació bioquímica en col•laboració amb el Prof. de Vries de la Universitat de Wageningen (Holanda) per tal de purificar els complexes dels receptors in vivo i els seus interactors. Això ens ha permès entendre millor el paper funcional d'aquests receptors en la planta. Els resultats d’aquests experiments estan resumits en un article en preparació que aviat estarà en revisió.

Corticosterone inhibits the lipid-mobilizing effects of oleoyl-estrone in adrenalectomized rats

Oleoyl-estrone (OE) is an adipose-derived signal that decreases energy intake and body lipid, maintaining energy expenditure and glycemic homeostasis. Glucocorticoids protect body lipid and the metabolic status quo. We studied the combined effects of OE and corticosterone in adrenalectomized female rats: daily OE gavages (0 or 10 nmol/g) and slow-release corticosterone pellets at four doses (0, 0.5, 1.7, and 4.8 mg/d). Intact and sham-operated controls were also included. After 8 d, body composition and plasma metabolites and hormones were measured. OE induced a massive lipid mobilization (in parallel with decreased food intake and maintained energy expenditure). Corticosterone increased fat deposition and inhibited the OE-elicited mobilization of body energy, even at the lowest dose. OE enhanced the corticosterone-induced rise in plasma triacylglycerols, and corticosterone blocked the OE-induced decrease in leptin. High corticosterone and OE increased insulin resistance beyond the effects of corticosterone alone. The presence of corticosterone dramatically affected OE effects, reversing its decrease of body energy (lipid) content, with little or no change on food intake or energy expenditure. The maintenance of glycemia and increasing insulin in parallel to the dose of corticosterone indicate a decrease in insulin sensitivity, which is enhanced by OE. The reversal of OE effects on lipid handling, insulin resistance, can be the consequence of a corticosterone-induced OE resistance. Nevertheless, OE effects on cholesterol were largely unaffected. In conclusion, corticosterone administration effectively blocked OE effects on body lipid and energy balance as well as insulin sensitivity and glycemia.